Kancerogeneze

Medicínský význam nádorových onemocnění stále stoupá. V současné době představují v rozvinutých státech za kardiovaskulárními onemocněními druhou hlavní příčinu smrti. Předpokládá se však, že v nejbližší budoucnosti naopak odsunou kardiovaskulární příčiny úmrtí a stanou se prvou hlavní příčinou…

Prof. MUDr. Petr Goetz, CSc., MUDr. Věra Krutílková

Univerzita Karlova v Praze, 2. LF a FN Motol, Ústav biologie a lékařské genetiky

Klíčová slova

onkogeny • tumor supresorové geny • telomeráza • angioneogeneze • hereditární a familiární malignity

Úvod

Medicínský význam nádorových onemocnění stále stoupá. V současné době představují v rozvinutých státech za kardiovaskulárními onemocněními druhou hlavní příčinu smrti. Předpokládá se však, že v nejbližší budoucnosti naopak odsunou kardiovaskulární příčiny úmrtí a stanou se prvou hlavní příčinou, neboť preventivní i terapeutické protokoly jsou u kardiovaskulárních chorob stále efektivnější. Již nyní onemocní v rozvinutých státech některým typem malignity v průběhu života každý třetí jedinec a u poloviny z postižených je nádorové onemocnění hlavní příčinou smrti.

Je obecně přijímáno, že přeměna normální buňky v nádorovou – kancerogeneze – je mnohastupňový proces postupné akumulace poruch základních regulačních mechanismů somatických buněk – buněčné proliferace, diferenciace a apoptózy. Je zahajován zpravidla v jedné somatické buňce (monoklonální teorie), která se dále mnohonásobně dělí, vytváří buněčný klon, který akumulací dalších buněčných změn získává nejprve selekční růstovou výhodu, finálně pak schopnost invazívního růstu a metastatické aktivity. Celý proces je evidentně časově závislý, což lze zjednodušeně vyjádřit – čím déle jedinec žije, tím má větší šanci onemocnět nádorovým onemocněním. Je to dáno nejen časově závislým postupným hromaděním genetických událostí (mutace specifických genů) i epigenetických vlivů (změny exprese specifických genů) v nádorovém klonu, ale i věkem se snižující efektivitou protinádorových mechanismů, zvláště pak v postreprodukčním věku. Maligní onemocnění nejsou však výhradně záležitostí staršího věku. U dětských/mladých pacientů se při vzniku malignity významně uplatňují nejen genetické změny v somatických buňkách klonu příslušné tkáně, ale i celková genetická výbava konkrétního jedince, jak bude dále zmíněno.

Je zřejmé, že nádorová onemocnění jsou genetická onemocnění na úrovni somatické buňky (mutace určitých genů), za spoluúčasti buněčného genotypu příslušné tkáně daného pacienta a vlivů zevního prostředí. Každá lidská buňka určité tkáně nese velmi složitý a přesně regulovaný genetický program kontrolující buněčný růst, proliferaci, diferenciaci a buněčnou smrt (apoptózu). Nádorový buněčný klon vzniká a vyvíjí se porušením těchto regulačních mechanismů.

===== Monoklonální, mnohastupňový a multifaktoriální vývoj nádorového klonu =====

Většina nádorů vzniká primární genetickou událostí (mutace) v jedné, kterékoli somatické buňce, která je zakládající buňkou nádorového klonu (Obr. 1).

Vznik a vývoj klonu je obvykle charakterizován několika stadii:

1. Iniciační stadium představuje prvotní genetickou událost – mutaci určitého kritického genu. Je časově krátká a nevratná, iniciovaným buňkám klonu přináší pouze růstovou selekční výhodu. U sporadických nádorů je zpravidla následkem mutagenního působení kancerogenů, u hereditárních forem představuje ztrátu heterozygozity v příslušné cílové buňce – viz dále.

2. O promočním stadiu, trvajícím léta, desetiletí i celý život pacienta nemáme zatím dostatek spolehlivých informací. Udává se, že latentní iniciovaný buněčný klon je promočními faktory stimulován k ještě intenzívnějšímu buněčnému dělení. Promoční faktory samy o sobě nejsou kancerogenní a nejsou schopny vznik nádorového klonu vyvolat.

Jako promoční faktor je např. uváděna skupina nemutagenních látek v cigaretovém kouři stimulující iniciovaný klon bronchiálního/plicního karcinomu. Vysoká hladina žlučových kyselin podmíněná dietou bohatou na tuky je počítána k promočním faktorům kolorektálního karcinomu, známé je promoční působení hormonů u karcinomu prsu, nebo vliv alkoholu na rozvoj karcinomu ezofagu. Některé promoční faktory brání buňkám dosáhnout diferencovaného stadia, kdy se dělí málo intenzívně nebo vůbec.

Působení promočních faktorů se však v řadě případů překrývá s mutagenní aktivitou, jiné podporují přenos mitogenního signálu v buňce. Je tedy zřejmé, že striktní oddělování promočního stadia od progrese klonu způsobené akumulací mutací dalších genů a epigenetických vlivů je arteficiální. Nicméně se zdá nepochybné, že intenzita promočních mechanismů musí dosáhnout určitého stupně, aby byl iniciovaný klon účinně stimulován, a naopak jejich odstranění může zpomalit až zabránit dalšímu rozvoji klonu.

3. Stadium progrese je charakteristické nahromaděním mutací dalších genů v buňkách klonu podmiňujících změny jejich fenotypu – vlastností a schopností, vrcholícím invazívním růstem a metastatickou aktivitou.

Je tedy zřejmé, že vznik a vývoj nádorového klonu lze charakterizovat jako mnohastupňový a multifaktoriální proces, odpovídající morfologické, histopatologické i klinické progresi onemocnění.

„Nádorové“ geny

Explozívní vývoj molekulárně genetických poznatků posledního desetiletí mj. prokázal, že se na vzniku a rozvoji nádorového klonu podílí několik skupin genů, jejichž mutované nebo chybějící produkty podmiňují deregulaci buněčné proliferace, diferenciace a buněčné smrti. Je prokázáno, že ke vzniku a rozvoji nádorového klonu je kromě epigenetických událostí (např. změny metylace zejména promotorových oblastí genů ovlivňujících jejich expresi), je třeba 6–12 mutací různých onkogenních genů, v závislosti na komplexnosti regulačních buněčných mechanismů příslušné výchozí tkáně.

===== Onkogeny =====

Studium onkogenních virů vyvolávajících maligní onemocnění u zvířat přineslo objev onkogenů.

DNA onkogenních virů je nejznámější SV 40 vyvolávající sarkomy zejména u hlodavců. Onkogenní působení se připisuje onkogenu – T-antigenu, který je součástí virového genomu. Produkt T- -antigenu se váže na proteiny produkované tumor supresorovými geny (viz dále) a inaktivuje je.

U člověka se DNA onkogenní viry v karcinogenezi uplatňují vzácně. Mezi více než 75 kmeny papilomavirů, z nichž většina je spojována s benigním růstem bradavic, je vysoké kauzální riziko indukce karcinomu děložního čípku pouze u typů HPV 16, 18, 31 a 45. Mechanismus kancerogeneze je podobný jako u SV 40 viru. Z dalších DNA onkovirů je možno jmenovat lidský herpes virus Epsteina a Barrové, spojovaný s infekční mononukleózou, Burkittovým lymfomem a dalšími lymfoproliferativními onemocněními, ale také s nazofaryngeálním karcinomem, dále viry hepatitidy B a C spolupodmiňující vznik hepatobiliárních karcinomů. U posledně jmenovaných lidských DNA onkovirů se na vzniku zmíněných malignit významně podílejí také specifické (často regionální) kokancerogeny (aflatoxin, malarické infekce apod.).

Charakteristickou vlastností DNA onkogenních virů je fakt, že onkogen představuje pravidelnou součást virového genomu. Neodpovídá mu žádný gen v genomu napadené buňky.

Původní předpoklad, že onkogeny jsou také pravidelnou součástí genomu akutně transformujících RNA onkogenních retrovirů, se nepotvrdil. Při reprodukčním virovém cyklu se virová genetická informace (RNA) procesem reverzní transkripce přepíše do DNA napadené buňky. Při následné transkripci takto přepsané virové genetické informace a produkci virové RNA může být současně přepisován a do nové virové RNA inkorporován sousedící buněčný gen. Inkorporovaný gen může být v průběhu procesu sekvenčně pozměněn, může i nahrazovat některý z původních virových genů. Bylo prokázáno, že tímto způsobem inkorporovaný buněčný gen do retrovirového genomu může být gen – onkogen, jehož produkt stimuluje buněčnou proliferaci a je příčinou nádorové transformace onkogenními retroviry. Virový onkogen – v-onkogen – není tedy pravidelnou součástí virového genomu, ale byl v průběhu reprodukčního virového cyklu akvirován z buněčného genomu předešle napadané somatické buňky.

Z maligních onemocnění u člověka jsou s retrovirovou onkogenní transformací spojovány viry HTLV-1 – u T buněčné leukémie, lymfomu dospělých a HTLV-2 – u leukémie vlasatých buněk, KSHV u Kaposiho sarkomu. Rámcově do této skupiny virů je možno zařadit i viry imonodeficience HIV-1 a -2, které sice samy o sobě nejsou přímým etiologickým faktorem vzniku specifických humánních malignit, ale predisponují k uplatnění tumor specifických virů, např. viru Kaposiho sarkomu.

Hlavním přínosem výzkumu onkogenních retrovirů je zjištění, že virové onkogeny, které, jak bylo řečeno, nejsou pravidelnou součástí retrovirových onkogenních virů, jsou naopak pravidelnou součástí buněčného genomu – jako c-onkogeny, lépe řečeno protoonkogeny. Projekt lidského genomu popisuje konstantní přítomnost 100 různých protoonkogenů v každé somatické buňce. Jedná se o důležité geny, vyskytující se u všech živočišných druhů – jsou vysoce konzervované. Obecný, vitální význam jejich produktů spočívá v normální, regulované stimulaci buněčné proliferace a potlačování buněčné diferenciace, některé se podílejí na regulaci apoptózy. Jsou to komponenty extraa intracelulárních cest přenosů signálů (zejména mitogenních signálů). Uveďme růstové faktory (např. onkogen sis), receptory růstových faktorů (erbB, fms), součásti intracelulárního přenosu signálu (rodina protoonkogenů ras, jejichž produkty mají GTPázovou aktivitu – převádějí aktivovaný G protein při přenosu signálu zpět do inaktivního stavu), intracelulární proteinkinázy (abl, mos), trans kripční faktory (myc, jun). Produkty dalších protoonkogenů jsou součásti sítě cyklinů, cyklindependentních kináz a kinázových inhibitorů, které regulují normálním způsobem průchod buňky buněčným cyklem, jiné se uplatňují v regulaci apoptózy (mitochondriální membránový faktor – bcl2).

Onkogeny jsou uváděny ve zkratkách, odvozených z názvu nádorů u zvířat, kde byl gen poprvé objeven (ras – rat sarcoma, sis – simian sarcoma, abl – abelson leukemia, myc – avian myelocytomatosis apod).

Protoonkogen – onkogen

Fyziologické regulační schopnosti produktů protoonkogenů, tj. stimulace buněčné proliferace a potlačování buněčné diferenciace, se mohou změnit v kancerogenní potenciál, změní-li se/aktivuje-li se buněčný protoonkogen v onkogen. Následkem je produkce genového produktu v nadbytku nebo v hyperaktivní formě, a tedy hyperstimulace buněčné proliferace a hyperinhibice buněčné diferenciace. K aktivaci protoonkogenu stačí alterace pouze jedné alely genu, tzv. dominantní mutace, proto je na místě označovat tyto geny jako dominantní onkogeny.

Aktivace protoonkogenu v onkogen probíhá různými mechanismy:

virovou transdukcí (onkogen src),


genovou amplifikací (myc, abl),


virovou inzercí (myc),


chromosomální přestavbou (myc, abl),


mutací (ras).

Zvláštní kategorií aktivací protoonkogenů představují chromosomální přestavby. Vlivem přestavby se může dostat protoonkogen pod vliv silného promotoru nebo enhanceru genu, se kterým původně nesousedí [např. t (8; 14) – u Burkittova lymfomu – protoonkogen myc se dostává pod vliv silného promotoru pro těžký řetězec imunoglobulinů, a tím dochází k jeho overprodukci]. Jindy chromosomální přestavbou vznikají fúzní geny (např. bcr–abl při  t (9, 22) u chronické myeloidní leukémie), dávají vznik fúzním produktům s proteinkinázovou aktivitou. Detekce chromosomálních přestaveb je doménou zejména onkohematologů, neboť u řady hematologických malignit poskytuje průkaz specifických chromosomálních přestaveb v nádorových buňkách významné informace diagnostické, prognostické i terapeutické (např. monitorování reziduální choroby). Specifické chromosomální translokace se vyskytují i u některých solidních malignit – např. t (11; 22) u Ewingova sarkomu.

Zastoupení mutovaných onkogenů u různých malignit se mírně liší, klíčový význam však mají onkogeny rodiny ras. Jsou mutovány u více než 50 % všech maligních onemocnění. Mutovaný produkt hraje významnou roli v alteraci několika signalizačních drah. Hyperstimuluje mitogenní proteinkinázovou kaskádu (udržuje  G protein v aktivovaném stavu) s podporou DNA syntézy a průchodem buňky buněčným cyklem, podílí se na reorganizaci cytoskeletu nádorové buňky (změny adheze), aktivuje transkripční faktory pro další onkogeny (např. jun).

V průběhu vývoje nádorového klonu se onkogenní produkty potencují. Např. produkt onkogenu myc podporuje buněčnou proliferaci, ale i ovlivňuje apoptózu. V kooperaci s protiapoptotickým produktem bcl-2 vede k intenzívní nekontrolované proliferaci. Bylo prokázáno, že myc sám o sobě je slabým onkogenem, ras poněkud silnějším, ale stále slabým. Ale kooperace produktů myc a ras prokazuje dramatickou synergii.


===== Tumor supresorové geny =====

Studie onkogenů podstatně přispěly k poznání alterací biologických procesů buněk v průběhu nádorového procesu podmíněných genetickými změnami v somatických buňkách klonu. Studie druhé skupiny genů – tumor supresorových genů (TSG) – vysvětlily molekulárně genetickou příčinu lidských hereditárních malignit.

Projekt lidského genomu popisuje existenci 30 tumor supresorových genů v genomu každé somatické buňky. Pro recesívní charakter jejich mutací (obě alely musí být mutovány/eliminovány, aby se nevytvořil buď žádný, nebo nefunkční produkt) jsou označovány jako recesívní onkogeny. Produkty TSG potlačují buněčnou proliferaci a podporují buněčnou diferenciaci a apoptózu. Následky jejich mutací jsou pro vznik a vývoj nádorového klonu evidentní.

V roce 1971 Knudson při epidemiologickém studiu sporadického a hereditárního retinoblastomu odvodil „dvojzásahovou“ teorii vysvětlující výskyt tohoto vzácného nádoru u pacientů s pozitivní a negativní rodinnou anamnézou. U podstatně častějšího – sporadického typu se jedná o náhodné mutace jedné a posléze druhé alely v retinální buňce, u hereditární formy je jedna mutovaná alela zděděna – přenesena jako zárodečná mutace zárodečnou buňkou, příslušný jedinec je heterozygotní. Teprve mutace/eliminace druhé alely v retinální buňce vyřadí tumor supresorový retinoblastomový gen, supresorový protein není produkován, což spustí rozvoj nádorového klonu. Tato „dvojzásahová“ teorie vysvětluje začátek rozvoje prakticky všech hereditárních malignit, záleží na typu tumor supresorového genu, jehož zárodečná mutace je z generaci na generaci předávána autosomálně dominantním způsobem. V cílové buňce tedy stačí mutace/eliminace druhé alely, procesem nazývaným ztráta heterozygozity (LOH – loss of heterozygosity) (Obr. 2). Mechanismů LOH je několik, byly popsány Caveneem v roce 1983. Dále záleží na tkáňově specifickém genetickém vybavení buňky pro regulaci buněčné proliferace, diferenciace a apoptózy, kolik dalších genetických a epigenetických událostí bude v mnohastupňovém procesu vývoje klonu třeba.

Retinoblastomový gen, resp. protein, byl prvním objeveným tumor supresorem. Gen je exprimován v každé buňce, produkt reguluje průchod buňky buněčným cyklem (G1, S, G2, M fáze). Fosforylace a defosforylace proteinu je spojena s jeho aktivní a neaktivní formou, mění se v průběhu cyklu a umožňuje ovlivněním transkripce dalších genů projít, nebo neprojít kontrolním bodem buněčného cyklu (mezi G1 a S fází). Rb protein dále stimuluje buněčnou diferenciaci a apoptózu. Retinoblastomový gen je mutován/eliminován nejen v nádorových buňkách retinoblastomu, ale v celé řadě dalších malignit, zejména v sarkomech, ale pouze v retinální buňce stačí dva zásahy – vyřazení genu ke vzniku a rozvoji nádoru.

Další, významný tumor supresorový gen, který je mutován ve více než 60 % malignit, je p53, dnes již rodina genů p53 (p63, p73). Gen (rodina) je exprimován ve stresových situacích buňky, kam patří i poškození, mutace DNA. P53 protein má řadu funkcí:

zastavuje buněčný cyklus v G1 fázi a poskytuje čas na opravy poškozené DNA,


je-li poškození nereparabilní, pak stimuluje apoptózu postižené buňky,


účastní se v repairových pochodech,


podporuje buněčnou diferenciaci.

Z pohledu funkčního spektra proteinu je zřejmé, proč je gen p53 označován jako strážce genomu.

Mutace genu p53 jsou popisovány u řady malignit, např. u nádorů mozku, prsu, žaludku, jater, plic, vaječníků, prostaty, osteosarkomů a chronické myelogenní leukémie. Ve valné většině případů se jedná o sporadické mutace v somatických buňkách (ponejvíce substituce), existují i zárodečné mutace spojené se vzácným syndromem Li-Fraumeni (nádorové rodiny s výskytem celého spektra různých malignit).

Tumor supresorový gen p16, patřící do rodiny genů (p17, p18, p19), potlačuje svým produktem průchod buňky buněčným cyklem ovlivněním komplexu cyklin D/cyklin dependentní kináza. Je mutován u 10–20 % primárních karcinomů močového měchýře, nádorů mozku, plic, krku a hlavy, u více než 50 % karcinomů ezofagu a adenokarcinomů pankreatu.

Geny udržující stabilitu genomu

Jsou někdy označované také jako mutatorové geny a řazeny k tumor supresorovým genům. Produkty těchto genů se uplatňují v DNA hojivých procesech – reparaci mutací.

Geny udržující stabilitu genomu jsou, tak jako tumor supresorové geny, inaktivovány v nádorových buňkách recesívní mutací – mutací/ztrátou obou alel. Na rozdíl od onkogenů a tumor supresorových genů neposkytují jejich mutace žádnou růstovou výhodu klonu. Jejich mutace mají v tumorogenezi efekt opožděný, nepřímý, spočívající ve zvýšení frekvence mutací onkogenů a tumor supresorových genů (nejsou hojeny). Vyřazení některých mutatorových genů zvyšuje frekvenci mutací až 1000krát.

Ke genům udržujícím stabilitu genomu jsou řazeny geny, jejichž produkty zajišťují excizní repairový proces. Jejich recesívní mutace jsou podkladem prekanceróz xeroderma pigmentosum a Cockayenova syndromu se zvýšenou susceptibilitou zejména ke vzniku UV zářením indukovaných karcinomů kůže.

Mismatch repairové geny, resp. jejich genové produkty, zajišťují reparaci spontánních mutací vznikajících při replikaci DNA (chybné zařazení báze, nikoliv komplementární). Jedná se o geny MLH1 na 3p21, MSH2 na 2p22, PMS1 na 2q31, MSH6 na 2p16 a PMS2 na 7p22. Projevem mutací mismatch repairových genů je molekulárně geneticky detekovatelná instabilita na nukleotidové úrovni – mikrosatelitová instabilita – v postižených buňkách. Zárodečné mutace zejména MSH2 a MLH1 genů jsou podkladem hereditárního nepolypózního kolorektálního karcinomu.

Mutace genů, jejichž produkty zajišťující „proof reading“ – hojivý proces, byly prokázány u karcinomů žaludku a kolorekta. Jedná se o mutace genu pro polymerázu delta a jsou dominantního charakteru.

Mutace genů odpovědných za ataxia teleangiectatica, Nijmeegen breakage syndrom, Bloomův syndrom a Fanconiho anémii se projevují chromosomální instabilitou signalizující poruchy hojivých procesů, zmíněná onemocnění se řadí k prekancerózám.


===== Modifikující geny =====

Průkaz existence a charakterizace onkogenů, tumor supresorových genů včetně genů zodpovědných za stabilitu genomu a zejména poznání významu jejich mutací ve vzniku a rozvoji nádorového procesu patří k fundamentálním poznatkům složitého procesu kancerogeneze.

Výsledky projektu lidského genomu předpokládají, že se počet již identifikovaných onkogenů a tumor supresorových genů pravděpodobně nezvýší. Předpokládá se ale, že bude objevena řada genů, jejichž produkty pozitivně nebo negativně modifikují průběh vývoje nádorového klonu s interfamilární i interindividuální variabilitou. Je zřejmé, že spektrum funkce produktů modifikujících genů bude široké a bude modifikovat nejen vlastní průběh kancerogeneze, ale i individuální predispozice nebo rezistence jedinců k různým malignitám. Odhalení modifikujících genů a funkcí jejich produktů je úkolem zejména nejnovějších sofistikovaných metod (čipy z nádorových i nenádorových okolních tkání) a metod funkční genomiky. Nepochybně přispěje k charakterizaci individuálních odlišností průběhu i vnímavosti k maligním onemocněním a z toho vyplývajících preventivních i terapeutických přístupů.

Telomery, biologické hodiny délky života buňky

Doba života buňky, respektive maximální počet buněčných dělení, je zejména určena postupným zkracováním se koncových tandemově opakovaných telomerických-koncových sekvencí chromosomů (TTAGGG). Při každém dělení buňky se tandemové repetice zkrátí, postupně až na nulové hodnoty, kdy buňka apoptózou zachází. Enzymatický komplex naopak dosyntetizující telomerické sekvence se nazývá telomeráza. Je trvale aktivní v opakovaně se dělících buňkách zárodečných, kmenových a fetálních. Aktivita telomerázy je však obnovena u téměř 80 % malignit, což nádorovým buňkám sice neposkytuje zcela nesmrtelnost, ale výrazně prodlužuje jejich přežívání. Jedním z terapeutických přístupů u nádorových onemocnění jsou snahy o navození inhibice telomerázy v nádorových buňkách.


===== Neoangiogeneze =====

Jedním z vitálních požadavků nádorových buněk klonu je zajištění dodávky krve vrůstáním nových cév. Jedná se o prokázanou časnou událost ve vývoji tumoru. Téměř u 70 % pacientů předchází stanovení diagnózy. Angiogeneze je přirozeně stimulována hypoxickým prostředím rostoucího nádorového klonu. Hypoxie indukuje transkripční faktor, podle anglické terminologie hypoxia-inducible factor 1 (HIF-1a), který pozitivně stimuluje gen pro vaskulární endoteliální růstový faktor (VEGF). Hypoxie současně aktivuje gen p53, jehož produkt inhibuje řadu genů, jejichž produkty se počítají k inhibitorům angiogeneze. Vyřazení, mutace p53 genu, tedy potlačení inhibitorů angiogenezi podporuje.

Angiogenezi stimuluje řada růstových faktorů (růstový faktor fibroblastů, zmíněný růstový faktor pro vaskulární endoteliální buňky, epidermální růstový faktor), angiopoetinů a jejich receptorů. U všech typů tumorů byla prokázána produkce alespoň jednoho růstového faktoru, většina jich ale vytváří několik. Parakrinním způsobem stimulují angiogenezi, autokrinním způsobem stimulují svůj vlastní růst. Také některé typy membránových receptorů – integrinů v endoteliálních kapilárních buňkách se uplatňují v tumorové angiogenezi.

Algoritmus genetických a epigenetických událostí

U některých malignit je postup změn ve vyvíjejícím se nádorovém klonu znám a odpovídá morfologickým, histologickým i klinickým nálezům. Dnes již klasické schéma je uváděno u kolorektálního karcinomu (Obr. 3), ale podobné algoritmy byly stanoveny u karcinomu žaludku, pankreatu a dalších. Je zřejmé, že se u různých malignit časování a mutace různých genů jednak liší, jednak se značně překrývá. Např. u kolorektálního karcinomu je iniciační událostí mutace/vyřazení TSG APC, které se u karcinomu pankreatu prakticky nevyskytuje, prvotní genetickou změnou je tu vyřazení TSG p16, naopak mutace onkogenu ras se vyskytují u obou malignit. U některých malignit je mutace TSG p53 událostí časnou, u jiných pozdní, signalizující již metastatickou schopnost klonu.

Znalost mutací „za nádor odpovědných“ genů a jejich posloupnost vyprovokovala velké množství klinicko-genetických studií zaměřených na vytipování molekulárně genetických markerů vy užitelných pro diagnostiku, resp. časnou diagnostiku, charakterizaci stadia vývoje malignity, prognózu i terapii. U hematologických malignit, jak jsme zmínili, jsou tyto přístupy již klinicky efektivně využívány.

U solidních tumorů se původní optimistické předpoklady v plné míře nepotvrdily. Nicméně existují rutinní i výzkumné protokoly využívající molekulárně genetických nálezů – mutační analýzy v onkologické praxi. Jak ve vztazích genotypu a fenotypu (např. u kolorektálního karcinomu jsou různé typy a lokalizace mutací v APC genu spojeny s různým klinickým postižením – počty polypů, atenuované formy), tak v hodnocení stadia progrese malignity (např. neuroblastom – amplifikace myc, mutační analýza genů APC, ras a p53 ve stolici pacientů s kolorektálním karcinomem, analýza genů p16, ras, p53 v duodenální šťávě u pacientů s chronickou pankreatitidou).

Dnes se stále rozrůstají poznatky o hierarchickém charakteru mutací v průběhu vývoje klonu (např. u kolorektálního karcinomu musí předcházet mutace APC genu mutacím genu p53, neboť samotné mutace p53 ve střevních buňkách neposkytují jejich růstovou selekční výhodu). Nové čipové technologie přinesou v této oblasti podstatně více znalostí.


===== Hereditární a familiární malignity =====

Z genetického hlediska lze rozdělit maligní nádory na sporadické, hereditární a familiární.

Sporadické neoplazie představují 70–75 % nádorových onemocnění, mutace spouštějící tumorigenezi se objeví v kterékoli somatické buňce. Iniciační událostí je zpravidla mutace, vyřazení některého tumor supresorového genu. Obě alely příslušného genu, zděděné od rodičů, jsou původně normální, obě musí být postupně vyřazeny dvěma oddělenými událostmi v jedné cílové buňce. Další vývoj probíhá ve smyslu mnohastupňového procesu postupné akumulace genetických a epigenetických událostí, jak bylo zmíněno.

Specifické alely modifikujících genů udílejí jedinci specifický, individuální stupeň vnímavosti ke vzniku a rozvoji nádorového klonu. Je vysoce pravděpodobné, že tyto geny mohou udělit susceptibilitu nebo rezistenci k nádoru v závislosti na individuálním genovém pozadí jedince. Hledají se také polymorfismy genů, jejichž produkty se účastní detoxifikačních reakcí kancerogenů (např. P 450, acetyltransferázy). Mohli by totiž být vytipováni efektivní a méně efektivní detoxifikátoři, více či méně rezistentní ke genotoxickým efektům kancerogenů.

Hereditární malignity představují kolem 5–10 % všech nádorových onemocnění. Jsou typické kumulací určitých malignit v několika generacích v tzv. nádorových rodinách. Na rozdíl od sporadických nádorů se jedinec již rodí s jednou mutovanou alelou. Je to způsobeno přenosem mutace příslušného tumor supresorového genu zárodečnou buňkou (germline mutace). Nosič mutace je heterozygotní ve všech somatických buňkách a s 50% pravděpodobností tuto mutaci předává zárodečnými buňkami svým potomkům (AD přenos). V příslušné cílové tkáni, resp. buňce (podle typu tumor supresorového genu), stačí mutace/eliminace druhé alely recesívního onkogenu (druhý zásah, LOH=ztráta heterozygozity) k dokončení iniciační události. Jak bylo uvedeno, u hereditárního retinoblastomu tyto dva zásahy retinoblastomového genu (Knudsonova hypotéza) v retinální buňce ke vzniku a rozvoji maligního klonu stačí, v buňkách jiných tkání se složitější regulací buněčné proliferace, diferenciace a apoptózy je třeba k rozvoji nádorového klonu kromě iniciační události akumulace dalších mutací a epigenetických zásahů.

Vrozená heterozygozita mutace určitého recesívního onkogenu představuje pro nosiče zvýšené riziko postižení příslušným maligním onemocněním (viz např. Tab. 1), oproti sporadickým formám často již v mladém věku (nosič zárodečné mutace tumor supresorového genu APC má 100% pravděpodobnost onemocnět kolorektálním karcinomem do 40 let věku), postižení je často bilaterální nebo multifokální. Děděná heterozygozita je také podstatou kumulace malignit v nádorových rodinách. Molekulárně genetické metody současné doby umožňují odhalit v nádorových rodinách i dosud nepostižené heterozygotní jedince a poskytují klinikům možnost monitorování zdravotního stavu ohrožených rizikových příslušníků nádorových rodin, co nejčasnější diagnózy, event. použití preventivních zásahů bránících vzniku malignity.

Nejčastější typy hereditárních malignit uvádí Tab. 2.

Familiární malignity

Jsou velmi dobře známy rodiny s nahromaděním maligních onemocnění, které však nesplňují štěpné poměry dané jednoduchou monogenní dědičností některého ze známých nádorových syndromů (AD), u kolorektálních karcinomů se uvádí až 30 % takovýchto rodin. V uvedených rodinách nejsou nacházeny zárodečné mutace příslušných genů. Z molekulárně genetického hlediska může vysvětlení spočívat v existenci nízce penetrantních k nádorům predisponujících genů, které se v rodinách dědí a které ještě čekají na objevení. Je třeba mít na mysli také sdílení určitého životního stylu v rodinách, který může predisponovat ke vzniku nádorových onemocnění (např. se „dědí“ kuchyně, stravovací návyky apod). Příslušníci rodin s familiárním výskytem nádorových onemocnění by měli být dispenzarizováni stejným způsobem, odpovídajícím příslušným hereditárním formám malignit.


===== Význam genetického poradenství =====

Poznatky onkogenetiky převedené do klinické praxe představují jeden z největších současných přínosů genetiky pro medicínu a společnost. Skutečný efekt závisí na dokonalé multidisciplinární spolupráci genetických a klinických specialistů. Preventivní programy praktikované u rizikových jedinců se zvýšenou pravděpodobností pro onemocnění určitým typem nádorového onemocnění byly ve velkých studiích (Spojené státy americké, Spolková republika Německo) hodnoceny z hlediska nákladů a výsledků a byly jednoznačně shledány jako efektivní.

Prvotní nezastupitelná úloha patří klinikovi-onkologovi nebo jinému specialistovi, který se s pacientem trpícím nádorovým onemocněním setká. Jedině klinik na podkladě zhodnocení rodinné anamnézy pacienta je schopen posoudit, kdy je vhodné doporučit další vyšetření pacienta genetikem v genetické poradně. Obecně lze říci, že nádorem postiženému pacientovi, jehož nejméně dva další blízcí příbuzní také trpí určitým nádorem a alespoň jeden z nich byl postižen pod 50. rokem věku, je naprosto vhodné genetické vyšetření nabídnout. Stejně tak, jedná-li se o neobvykle časný věk výskytu nádoru u pacienta, nebo vyskytuje-li se v rodině zvláštní, mimořádná kombinace nádorů. Pro jednotlivá hereditární nádorová onemocnění platí jen mírně se lišící genealogická kritéria pro podezření, že se o hereditární postižení jedná a že je genetické vyšetření namístě. Klinický genetik obvykle tato kritéria s onkologem/jiným specialistou prodiskutuje, event. poskytne v písemné formě. Nelze proto nikdy dost zdůraznit význam pečlivě vypracované rodinné anamnézy a jejího zhodnocení. Klinik tím prokazuje moderní medicínské myšlení v době stále se prohlubující „genetizace“ medicíny.

Klinický genetik nejprve pacientovi vysvětlí, proč je genetické vyšetření vhodné, a sestaví nejméně třígenerační rodokmen. V této fázi komunikace s pacientem je vhodný pohovor s klinickým psychologem. V rozvinutých státech patří klinický psycholog do základního personálního obsazení onkogenetických poraden. Dále je třeba ověřit genealogické údaje, diagnózu pacienta i dalších příbuzných. Na podkladě zhodnocení genealogie určí genetik pravděpodobnost genetické determinace maligního onemocnění a v indikovaných případech navrhne pacientovi genetické testování. Ne vždy je genetické testování vhodné (příslušný gen není znám, metodická obtížnost apod.). Naprosto nezbytnou součástí indikace genetického testování musí být podepsaný informovaný souhlas pacienta s jeho provedením. Dokumentuje, že pacient byl srozumitelným způsoben informován o významu výsledku vyšetření pro něj i jeho rodinu. Není-li genetické testování možné, genetik stanoví empirická rizika onemocnění a doporučí další možná preventivní sledování pro rodinné příslušníky.

Genetické testování – mutační analýza se provádí nejprve u pacienta postiženého nádorem z DNA extrahované z jeho periferní krve detekcí zárodečných mutací příslušných genů. Někdy se doplňuje vyšetřením na LOH v nádorové tkáni.

Výsledek vyšetření sděluje genetik pacientovi, přeje-li si pacient výsledek znát, při další návštěvě genetické poradny. Pokud byla u pacienta zjištěna zárodečná mutace, je na místě dohoda o eventuálním dalším testování příbuzných, zejména nepostižených (presymptomatické testování ), kteří jsou v riziku, že mohou také být nositeli zárodečné mutace. Opět platí, že je před testováním nutná genetická konzultace, podpis informovaného souhlasu a souhlasu se sdělením výsledku testovaného rodinného příslušníka. Zde je opět velmi významná úloha pro klinického psychologa. Některé rodiny o možné hereditární podmíněnosti nádorového onemocnění vědí, nebo jej alespoň oprávněně tuší podle častého výskytu maligních onemocnění v rodině. Není třeba zdůrazňovat, že negativní nález zárodečných mutací u rizikových rodinných příslušníků jim přináší velmi pozitivní informace, odstranění strachu, často depresí apod. U jedinců s pozitivním výsledkem je třeba se zaměřit na možnost preventivních opatření, přesných algoritmů příslušných klinických i laboratorních vyšetření prováděných klinickými specialisty.

Je samozřejmostí, že o průběhu a výsledcích genetického vyšetření a testování je příslušný klinický specialista, který pacienta a potažmo rodinu k vyšetření doporučil, informován, a že je to právě on, kdo zajišťuje efektivní preventivní programy vyplývající z genetických vyšetření. Základní doporučení monitorování rizikových příslušníků různých nádorových rodin uvádí Tab. 3.

1. MUELLER, RF., YOUNG, ID. Emery´s Elements of Medical Genetics. Edinburgh: Churchil Livingstone Hartcourt Publishers Ltd, 2001.

2. MENDELSOHN, HOWLEY, PM., ISRAEL, MA., LIOTTA, LA. The Molecular Basis of Cancer. Philadelphia : W. B. Saunders Comp., 2001.

3. COWELL, JK. Molecular Genetics of Cancer. Oxford : Bios Scientific Publishers, 2001.

4. KING, RJB. Cancer Biology. Edinburgh : Pearson Education Ltd, 2000.

5. HODGSON, SV., MAHER, ER. Human Cancer Genetics. Cambridge : Cambridge University Press, 1999.

6. LINDOR, N., GREENE, MH. The Concise Handbook of Family Cancer Syndromes. Journal of the National Cancer Institute, 1998, 90, no. 14, p. 1039-1050.

7. ROSS, DW. Introduction to Oncogenes and Molecular Cancer Medicine. New York : Springer, 1998.

8. HOFEE, PA. Medical Molecular Genetics. Baltimore : Port City Press, 1998.

9. FRANKS, LM., TEICH, NM. Cellular and Molecular Biology of Cancer. Oxford : Oxford University Press, 1997.

10. MACDONALD, F., FORD, CHJ. Molecular Biology of Cancer. Oxford : Bios Scientific Publishers, 1997.

11. OMIM : http://www3.ncbi.nlm.nih.gov/Omim/.

e-mail: petr.goetz@lfmotol.cuni.cz

Ohodnoťte tento článek!